JP2021517511A - 電解質が溶解した供給液を少なくとも部分的に脱イオンするための脱イオンデバイスおよび方法と、そのようなデバイスを用いる装置 - Google Patents
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Abstract
Description
供給液流(L)を備えるように、供給液を受け入れるために構成された供給入口と、脱イオン供給液を排出するために構成された供給出口とを有する少なくとも1つのプロセスチャネル(12)と、
供給液から分離されたアニオンおよびカチオンを収集するために構成された1または複数のコレクタチャネル(複数も可)(14、140、141、142)と、
収集されたアニオンおよびカチオンを排出するために構成された電解質出口(15)と、
少なくとも1つのチャネル電極(131)、少なくとも1つの分離電極(132)、および少なくとも1つのコレクタ電極(133)であって、チャネル電極および分離電極がプロセスチャネルの両側に配置され、分離電極およびコレクタ電極がコレクタチャネル(複数も可)の両側に配置された、少なくとも1つのチャネル電極(131)、少なくとも1つの分離電極(132)、および少なくとも1つのコレクタ電極(133)と、
チャネル電極と分離電極との間、および分離電極とコレクタ電極との間に、電界および/または磁界を発生させるためのフィールド発生器(13)と
を備え、フィールドは、プロセスチャネルからコレクタチャネル(複数も可)へのイオン流(I)を発生させるために適合され、イオン流方向は、アニオンおよびカチオンに関して同じである。
第1の態様に係るデバイスを提供するステップと、
供給入口において供給液を受け入れるステップと、
供給液にプロセスチャネルを通過させるステップと、
プロセスチャネルにおいて電界および/または磁界を発生させることにより、電解質のアニオンおよびカチオンが、供給液流方向とは異なりアニオンおよびカチオンの両方に関して同じであるイオン流方向へ駆動されるステップと、
コレクタチャネルにおいてアニオンおよびカチオンを収集するステップと、
供給出口において脱イオン供給液を排出するステップと、
電解質出口において、収集されたアニオンおよびカチオンを排出するステップと
を備える。
デバイス
を発生させる。コレクタ14は、プロセスチャネルの外側へ駆動されたアニオンおよびカチオンを収集する。電解質出口において、収集されたアニオンおよびカチオンはその後、この例では出口15へ流れる濃縮液6の流れとして、希釈液5とは別に排出され得る。
電解質イオン
フィールド発生器
は電界であり、フィールド発生器13は、たとえばDC電源などの電源19に接続可能な電気接点130を備える。プロセスチャネル12の反対側に、電気接点130に接続される電極131〜132が位置する。電極131、132は向かい合っており、電力が電源19によって供給されると、電極131、132の間に電界が発生する。フィールド発生器は更に、動作中、たとえば適当な順序で電極を切り換えることによって電界を制御する電子制御回路134を備える。この例において、制御回路は電気接点に接続され、電極および制御回路は、電界を調整する電極のパラメータを制御する。
電極
電子制御回路−構成または位相
2 供給液
3、4 電解質のイオン
5 希釈液
6 濃縮液
10 供給入口
11 液体出口
12 プロセスチャネル
13 フィールド発生器
14 コレクタ
15 電解質出口
16 板
17a、17b ガスケット
18a、18b 締付具
19 電源
20 スタック
21 分離入口
22 スペーサ
120 上流側
121 下流側
122 イオン交換膜
130 電気接点
131 プロセスチャネル電極
132 分離電極
133 コレクタ電極
134 電子制御回路または第2の分離電極
135 位相制御回路または第2の分離電極
140 第1のコレクタチャネル
141 第2のコレクタチャネル
142 追加のコレクタチャネル
200 電解質抽出装置
300 脱塩装置
400 除染装置
L 液流方向
I イオン流方向
1.少なくとも1つの電解質が溶解した供給液を少なくとも部分的に脱イオンするための脱イオンデバイスであって、
上記供給液を受け入れるための供給入口と、
上記供給液よりも低いイオン濃度の上記電解質を有する希釈液を排出するための希釈出口と、
上記供給液の液流方向において、上流側で上記供給入口に連結され、下流側で上記希釈出口に連結されたプロセスチャネルと、
上記電解質のアニオンおよびカチオンを、上記液流方向とは異なり、アニオンおよびカチオンの両方に関して同じであるイオン流方向へ駆動する電気および/または磁気フィールドを上記プロセスチャネル内に発生させるためのフィールド発生器と、
上記イオン流方向において上記プロセスチャネルの下流に位置する、上記フィールドによって駆動された上記アニオンおよびカチオンを収集するためのコレクタと、
上記収集されたアニオンおよびカチオンを上記希釈液とは別に排出するための、上記コレクタに連結された電解質出口と
を備えるデバイス。
2.上記フィールドは電界であり、上記フィールド発生器は、
電源に接続可能な電気接点と、
上記プロセスチャネルの両側において互いに向かい合い、間に上記電界を発生させるための電極であって、上記電源から電力を受け取るために上記電気接点に接続された電極と、
上記電界を制御するための電子制御回路であって、上記電界を調整する上記電極のパラメータを制御するために、上記電気接点および上記電極に接続された電子制御回路と
を備える、実施形態1に記載のデバイス。
3.上記電極のうち、上記プロセスチャネルの上記コレクタと対向する側にある電極は、イオン交換膜によって前記プロセスチャネルから少なくとも部分的に遮蔽される、実施形態1〜2に記載のデバイス。
4.上記プロセスチャネルの少なくとも片側において、上記電極は多孔性である、実施形態1〜3に記載のデバイス。
5.上記電子制御回路は、
所定の位相のセットを所定の順序で繰り返すように上記電界を制御する位相制御回路を備え、上記位相は、
上記電界が、アニオンまたはカチオンのうち第1型のイオンに関して上記液体を希釈する流れを上記コレクタの方向へ駆動する、第1の希釈位相と、
上記電界が、上記第1型のイオンと反対である反対型のイオンに関して上記液体を希釈する流れを上記コレクタの方向へ駆動する、第2の希釈位相と
から成るグループから選択される、実施形態2または4に記載のデバイス。
6.上記グループは、
コレクタ側電極において捕捉された上記第1型のイオンを上記コレクタ内へ解放するとともに、上記捕捉された上記第1型のイオンが上記プロセスチャネル内へ再び入ることを妨げるための第1の解放位相と、
上記コレクタ側電極へ駆動され捕捉された上記第2型のイオンを上記コレクタ内へ解放するとともに、上記捕捉された上記第2型のイオンが上記プロセスチャネル内へ再び入ることを妨げるための第2の位相と
を備える、実施形態5に記載のデバイス。
7.上記第2の希釈位相において、上記第1の希釈位相において上記コレクタ側電極または上記コレクタへ駆動された上記第1型のイオンは、上記コレクタ側電極または上記コレクタにおいて保持される、実施形態5または6に記載のデバイス。
8.上記第1の希釈位相において、上記反対型のイオンは、上記第1型のイオンの上記流れとは反対の方向へ流れる、実施形態5〜7のいずれか1つに記載のデバイス。
9.上記グループは、上記第1、第2、第3、および第2の位相から成り、上記制御回路は、第1の希釈位相、第1の解放位相、第2の希釈位相、第2の位相の順序で上記位相を繰り返すように上記フィールドを制御する、実施形態5〜8のいずれか1つに記載のデバイス。
10.サイクルの上記第1の解放位相は、次のサイクルの第1の希釈位相と重複して行われる、実施形態9に記載のデバイス。
11.上記コレクタは、上記プロセスチャネルから距離を置いてコレクタ吸着材料を備え、上記第1の解放位相において、上記第1型のイオンの上記流れの少なくとも一部は、上記吸着材料によって吸着される、実施形態1〜10のいずれか1つに記載のデバイス。
12.脱離位相中、上記コレクタ吸着材料は脱離され、脱離イオンは、上記電解質出口を通って排出される、実施形態11に記載のデバイス。
13.上記第2の希釈位相中、上記反対型のイオンが上記コレクタにおいて吸着される、実施形態11〜12のいずれか1つに記載のデバイス。
14.上記プロセスチャネルは、上記コレクタと反対側にプロセスチャネル吸着材料を備え、
上記第1の希釈位相において、上記反対型のイオンは、上記コレクタから離れる方向へ駆動され、上記プロセスチャネル吸着材料によって吸着され、
上記第2の希釈位相において、上記反対型のイオンは、上記プロセスチャネル吸着材料から脱離する、実施形態11〜13のいずれか1つに記載のデバイス。
15.上記プロセスチャネルと上記コレクタとの間に分離体を備え、分離体は、上記液体よりも上記アニオンおよびカチオンに対し高い透過性を有し、上記アニオンおよびカチオンが上記分離体のプロセスチャネル側から上記分離体のコレクタ側へ通過することを可能にする、実施形態1〜14のいずれか1つに記載のデバイス。
16.上記コレクタは、濃縮流方向において下流側で上記電解質出口に連結されたコレクタチャネルを備え、
上記分離体は、上記コレクタチャネルを上記プロセスチャネルから分離する、実施形態15に記載のデバイス。
17.上記コレクタチャネルは、上記濃縮流方向において上流側で、上記供給液とは異なる液体を供給するための別の入口に連結される、実施形態16に記載のデバイス。
18.上記コレクタチャネルは、上流側で上記供給入口に連結される、実施形態16に記載のデバイス。
19.上記コレクタは、
上記プロセスチャネルの第1の側に上記プロセスチャネルに沿って伸長する第1のコレクタチャネルと、
上記プロセスチャネルの第2の側に上記プロセスチャネルに沿って伸長する第2のコレクタチャネルと
を備える、実施形態16〜18のいずれか1つに記載のデバイス。
20.上記コレクタは、上記プロセスチャネルの第1の側に、上記プロセスチャネルに沿って伸長する複数のコレクタチャネルを備え、上記コレクタチャネルは、上記イオンに対し透過性の分離体によって互いに分離された上記イオン流方向にある、実施形態16〜19のいずれか1つに記載のデバイス。
21.動作中、電解質イオンの濃度は、上記コレクタチャネル間で上記イオン流方向において異なる、実施形態20に記載のデバイス。
22.上記フィールド発生器は、所定の濃度プロファイルに従って、選択された型のイオンを上記コレクタチャネルに分散するように駆動するフィールドを発生させるように構成される、実施形態21に記載のデバイス。
23.上記選択された型のイオンは、上記コレクタチャネルのうちの選択されたチャネルに集中するように駆動される、実施形態22に記載のデバイス。
24.上記フィールド発生器は、
上記プロセスチャネルにおいて上記電界を発生させるための第1の電極セットと、
上記コレクタにおいて、アニオンおよび/またはカチオンを上記プロセスチャネルから離れる方向へ駆動する電界を発生させるための第2の電極セットと
を備える、実施形態1〜23のいずれか1つに記載のデバイス。
25.上記フィールドは、極性、強度、方向から成るグループの少なくとも1つにおいて時間で変化する、実施形態1〜24のいずれか1つに記載のデバイス。
26.上記分離体は、電極を備える、実施形態1〜25のいずれか1つに記載のデバイス。
27.上記液体は、水、水性溶媒、非水性溶媒から成るグループから選択された1つである、実施形態1〜26のいずれか1つに記載のデバイス。
28.上記電解質は、酸、塩、塩基から成るグループから選択された化合物を備える、実施形態1〜27のいずれか1つに記載のデバイス。
29.上記電解質は、塩化物塩、次亜塩素酸塩、放射性電解質、金属塩から成るグループから選択された化合物を備える、実施形態28に記載のデバイス。
30.上記アニオンおよびカチオンは、Na、K、Ca、Cs、F、Cl、Br、I、ClOから成るグループから選択された化合物を備える、実施形態29に記載のデバイス。
31.実施形態1〜30のいずれか1つに記載のデバイスを備える装置。
32.上記装置は、様々な種類の電解質を液体から個別に分離するための電解質抽出装置である、実施形態31に記載の装置。
33.上記装置は、実施形態1〜30のいずれか1つに記載のデバイスを備える、海水用の脱塩装置である、実施形態31に記載の装置。
34.上記装置は、実施形態1〜30のいずれか1つに記載のデバイスを備える、毒性または放射性電解質で汚染された液体を除染するための除染装置である、実施形態31に記載の装置。
35.上記装置は、実施形態1〜30のいずれか1つに記載のデバイスを備える、液体から金属を回収するための電解回収装置である、実施形態31に記載の装置。
36.電解質が溶解した供給液を少なくとも部分的に脱イオンする方法であって、
供給入口において上記供給液を受け入れることと、
上記供給液に、供給液の液流方向において上流側で上記供給入口に連結されたプロセスチャネルを通過させることと、
上記供給液よりも低いイオン濃度の上記電解質を有する希釈液を得るために、上記プロセスチャネル内に電界および/または磁界を発生させることであって、上記フィールドは、上記電解質のアニオンおよびカチオンを、上記液流方向とは異なり、アニオンおよびカチオンの両方に関して同じであるイオン流方向へ駆動することと、
上記フィールドによって駆動された上記アニオンおよびカチオンを、上記イオン流方向において上記プロセスチャネルの下流に位置するコレクタにおいて収集することと、
上記プロセスチャネルに連結された希釈出口において、上記希釈液を排出することと、
上記コレクタに連結された電解質出口において、上記収集されたアニオンおよびカチオンを上記希釈液とは別に排出することと
を備える方法。
37.たとえば所望の純度の上記分離された電解質を得るために、上記電解質出口において排出された上記イオンを更に処理することを備える、実施形態36に記載の方法。
38.たとえば所望の純度の上記処理された液体を得るために、上記処理された液体を更に処理することを備える、実施形態36または37に記載の方法。
39.上記処理された液体は水であり、上記所望の純度は飲料水の純度である、実施形態38に記載の方法。
40.実施形態1〜30のいずれか1つに記載のデバイスを用いて行われる、実施形態36〜39のいずれか1つに記載の方法。
参照文献
[1]US201670130161
[2]WO2006/039873
[3]US2014/0374258
Claims (22)
- 少なくとも1つの電解質が溶解した供給液を少なくとも部分的に脱イオンするための脱イオンデバイスであって、
供給液流(L)を備えるように、前記供給液を受け入れるために構成された供給入口と、前記脱イオン供給液を排出するために構成された供給出口とを有する少なくとも1つのプロセスチャネル(12)と、
前記供給液から分離されたアニオンおよびカチオンを収集するために構成された1または複数のコレクタチャネル(複数も可)(14、140、141、142)と、
前記収集されたアニオンおよびカチオンを排出するために構成された電解質出口(15)と、
少なくとも1つのチャネル電極(131)、少なくとも1つの分離電極(132)、および少なくとも1つのコレクタ電極(133)であって、前記チャネル電極および前記分離電極が前記プロセスチャネルの両側に配置され、前記分離電極および前記コレクタ電極が前記コレクタチャネル(複数も可)の両側に配置された、少なくとも1つのチャネル電極(131)、少なくとも1つの分離電極(132)、および少なくとも1つのコレクタ電極(133)と、
前記チャネル電極と分離電極との間、および前記分離電極と前記コレクタ電極との間に、電界および/または磁界を発生させるためのフィールド発生器(13)であって、前記フィールドは、前記プロセスチャネルから前記コレクタチャネル(複数も可)へのイオン流(I)を発生させるために適合され、前記イオン流方向は、アニオンおよびカチオンに関して同じである、フィールド発生器(13)と
を備えるデバイス。 - 前記電極(131、132、133)は、イオン吸収またはイオン保持のために構成されるように、多孔性かつ大きな内側表面積を有する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記電極は微多孔性、および/またはメソ多孔性、および/またはナノ多孔性である、請求項1〜2のいずれかに記載のデバイス。
- 前記電極は、ナノフォームカーボン紙および/またはグラフェンを備える、請求項1〜3のいずれかに記載のデバイス。
- 前記電極は、たとえば約20%など、少なくとも15%のバルク多孔性を有する、請求項1〜4のいずれかに記載のデバイス。
- 前記電極は、開放気孔率を備えることにより透過性である、請求項1〜5のいずれかに記載のデバイス。
- 前記分離電極(132)は、イオン透過性材料を備え、任意選択的に、移流材料を更に備える、請求項1〜6のいずれかに記載のデバイス。
- 前記分離電極は、前記プロセスチャネルを前記コレクタチャネルから分離する、請求項1〜7のいずれかに記載のデバイス。
- 前記コレクタチャネル(複数も可)は、前記プロセスチャネルに沿って伸長する、請求項1〜8のいずれかに記載のデバイス。
- 前記プロセスチャネルに沿って伸長する2つ以上のコレクタチャネルを備える、請求項1〜9のいずれかに記載のデバイス。
- 前記2つ以上のコレクタチャネルは、1または複数の第2の分離電極(134、135)によって分離される、請求項10に記載のデバイス。
- 前記コレクタチャネルの各々は、所定の型のイオンおよび/またはイオン濃度を収集するために構成される、請求項10〜11のいずれかに記載のデバイス。
- 前記コレクタチャネルは、第2の液流を備え、前記第2の液流は、前記供給液とは異なる、請求項1〜12のいずれかに記載のデバイス。
- 前記供給液または前記第2の液体は、水、真水、ブライン水、海水、水性溶媒、非水性溶媒のグループから選択される、請求項1〜13のいずれかに記載のデバイス。
- 前記供給液の前記電解質は、酸、塩、塩基、塩化物塩、次亜塩素酸塩、放射性電解質、金属塩のグループから選択された化合物を備える、請求項1〜14のいずれかに記載のデバイス。
- 前記アニオンおよびカチオンは、Na、K、Ca、Cs、F、Cl、Br、I、ClOのグループから選択される、請求項1〜15のいずれかに記載のデバイス。
- 前記脱イオン供給液は飲料水である、請求項1〜16のいずれかに記載のデバイス。
- 前記フィールド発生器(13)は、電源と、前記チャネル電極と分離電極との間、および前記分離電極と前記コレクタ電極との間で電界を調整するために構成された電気制御回路とを備える、電気フィールド発生器である、請求項1〜17のいずれかに記載のデバイス。
- 前記電気制御回路は、
前記電界が、第1の電荷のイオンを、前記プロセスチャネルから前記分離電極における吸収の方向へ駆動するために適合される、第1の希釈位相、
前記電界が、反対電荷のイオンを、前記プロセスチャネルから前記分離電極における吸収の方向へ駆動するために適合される、第2の希釈位相、
前記電界が、電気分離電極において吸収された前記第1の電荷のイオンを、前記コレクタチャネルの方向へ解放するために適合される、第1の解放位相、および
前記電界が、前記分離電極において吸収された前記反対電荷の前記イオンを、前記コレクタチャネルの方向へ解放するために適合される、第2の解放位相
の4つの構成または位相を有するように適合される、請求項17に記載のデバイス。 - 前記電気制御回路は、第1の希釈位相、第1の解放位相、第2の希釈位相、第2の解放位相の順序で前記位相を連続的に繰り返すように適合され、任意選択的に、前記サイクルは複数回反復される、請求項18に記載のデバイス。
- 様々な種類の電解質を液体から分離するための電解質抽出装置として、または海水用の脱塩装置として、または毒性または放射性電解質で汚染された液体を除染するための除染装置として、または液体から金属を回収するための電解回収装置として、請求項1〜20のいずれかに記載のデバイスを用いること。
- 電解質が溶解した供給液を部分的に脱イオンするための方法であって、
請求項1〜20のいずれかに記載のデバイスを提供するステップと、
前記供給入口において前記供給液を受け入れるステップと、
前記供給液に前記プロセスチャネルを通過させるステップと、
前記プロセスチャネルにおいて電界および/または磁界を発生させることにより、前記電解質の前記アニオンおよびカチオンが、前記供給液流方向とは異なりアニオンおよびカチオンの両方に関して同じであるイオン流方向へ駆動されるステップと、
前記コレクタチャネルにおいて前記アニオンおよびカチオンを収集するステップと、
前記供給出口において前記脱イオン供給液を排出するステップと、
前記電解質出口において、前記収集されたアニオンおよびカチオンを排出するステップと
を備える方法。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002336864A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-26 | Kurita Water Ind Ltd | 脱塩水製造方法および脱塩水製造装置 |
JP2005181190A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Toshiba Corp | 水処理装置及び水処理方法、原子力プラント |
US20060049105A1 (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-09 | Marine Desalination Systems, L.L.C. | Segregated flow, continuous flow deionization |
JP2011041940A (ja) * | 2009-08-20 | 2011-03-03 | Samsung Electronics Co Ltd | 電気吸着脱イオン装置 |
JP2013500158A (ja) * | 2009-07-29 | 2013-01-07 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | バイポーラ電極、スーパーキャパシタ脱塩装置及び製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6346187B1 (en) * | 1999-01-21 | 2002-02-12 | The Regents Of The University Of California | Alternating-polarity operation for complete regeneration of electrochemical deionization system |
US6254753B1 (en) * | 1999-09-13 | 2001-07-03 | Leon Mir | High purity electrodeionization |
DE112004003032A5 (de) | 2004-10-08 | 2007-09-20 | Schenk, Detlef | Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von insbesondere Meerwasser mit Hilfe von Frequenzgleichen Wechselfeldern |
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CN102863113B (zh) * | 2012-10-10 | 2016-08-10 | 苏润西 | 一种磁场与离子交换膜组成的离子分离装置和方法 |
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2020
- 2020-09-10 IL IL277271A patent/IL277271A/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002336864A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-26 | Kurita Water Ind Ltd | 脱塩水製造方法および脱塩水製造装置 |
JP2005181190A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Toshiba Corp | 水処理装置及び水処理方法、原子力プラント |
US20060049105A1 (en) * | 2004-09-07 | 2006-03-09 | Marine Desalination Systems, L.L.C. | Segregated flow, continuous flow deionization |
JP2013500158A (ja) * | 2009-07-29 | 2013-01-07 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | バイポーラ電極、スーパーキャパシタ脱塩装置及び製造方法 |
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